逆流式冷却塔螺旋式填料的开发设想

刘荣甫，赵文正
(沧州化工集团公司设计所，河北 沧州061000)

　　摘　要：对逆流冷却塔填料，提出了改进设想。对设想开发的填料，空气在其内部是沿着流线型的曲面运行，冷却水与空气不在同一通道，改变传统逆流塔填料气水接触的方式，大幅度减少了对空气的阻力，使效率空前提高，也降低了冷却塔的咸本，有望成为换代产品。
　　关键词：冷却塔；填料；流线型填料带；螺旋式曲面结构
　　中图分类号：TU991.42
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)02-0048-02

前言

　　随着工业的发展和水资源的日趋紧张，冷却塔的用量正高速增长。冷却塔是循环冷却水系统的主要构筑物，冷却塔中填料的片型的合理与否，直接影响冷却效果。本文就逆流式冷却塔填料存在的问题及填料的开发谈些设想。

1 目前冷却塔存在的问题：

1.1 风阻大
　　目前逆流塔最大的缺点就是空气阻力大，这就直接影响了换热效果，因为冷却塔处理的水，是靠空气把热量带走的，所以处理能力与所通过的空气量成正比。空气阻力大，必然导致能力不足，即效率偏低。
1.2 淋水密度小
　　造成空气阻力过大的原因，是因为空气和水都是从同一填料的孔隙中穿过的，水是自上而下运行，不仅要求流动缓慢，而且要求尽量分散，以达到与空气充分接触的目的。这必然要求填料的孔隙小，而且要多次弯折才行。空气则是从下向上运行，以畅通无阻为佳，要求填料的孔隙尽量大，并且运行时要少弯折，这与水的要求正好相反。除此以外，逆流塔的淋水分散性不好，水流总是集中在填料的壁上流动，而很难向空中分散开，所以淋水密度偏小，影响了冷却效率。

2 开发螺旋式填料的设想

　　为了改善逆流塔水流的分散性，就要缩小填料的孔径，同时加大曲折的程度，这就进一步加大了空气阻力。也就是说水流的分散性和空气阻力是相互制约的，它们不能同时改善，这就是现在的逆流塔效率不能提高的关键问题所在。
　　多少年来人们一直努力探索，试图设计和生产理想的冷却塔，以提高温差或达到降低成本的目的，也都取得了不同程度的进展，只是收效不大。比如设计成波纹形状的填料，为减少空气阻力而设计的曲线型塔面等。但是由于没有从根本上改进冷却塔的运行结构，所以横流塔的风量不均和逆流塔的空气阻力过大以及相互制约的问题，始终未能解决。为此，我们设计了一种新结构的填料即螺旋式填料，具有风阻小、体积小、气流相对均匀和淋水密度大的综合优点，可以从根本上解决逆流塔所存在的种种问题。

3 新型填料的结构

　　该结构是一种流线型的带状曲面填料，填料带呈蜂窝状曲线结构，水可以穿过这种填料带，并且被重新分散与分配，形成均匀的水滴。空气则不能穿 过这种填料带，而是沿两条填料带之间的空隙运行，且不改变方向。由于各填料带之间的空隙较大，所以对空气的阻力就相当小，从而使效率得以提高。
　　螺旋式填料的安装示意图如图1所示。填料的结构及工作状态分别见图2、图3。

　

　　从图1看出，有几层相互平行的填料带，与水平面呈一定夹角，共绕在中心柱上，而每层填料只有一片，所以耗用材料很少。此技术最适用于圆形塔。

4 冷却原理

　　在运行时，水穿过多层的斜面填料带，每穿过一层，便被重新分散一次，同时也使下落速度减慢一次。空气不是与水从同一孔隙中穿过，而是沿着流线型的填料带横向旋转向上，没有弯折，所以阻力极小，淋水的密度也可以增大，提高了效率，也从根本上解决了空气与水相互制约的问题。

5 加工方式

5.1 曲面式填料带
　　采用PVC等材料薄板，一次模压成型，单层装配。由于对强度要求较高，所以填料板材应稍厚，实践证明用氯化聚乙烯改性后的材料，其韧性、耐温和抗拉强度明显提高。板材在模压之前如能进行双向拉伸处理测强度最佳。
5.2 支架
　　单层的填料曲面需由支架支撑，支架采用玻璃钢材料，具体规格可由设计人员根据强度给出。

6　与现有填料的比较

6.1 普通逆流塔填料
　　逆流塔填料是密集型结构，它是把众多的波折型填料片板粘结在一起而成为一个整体，这样，在整体的内部便形成了密密的孔隙群，水和空气同时从这些孔隙中穿过，所以结构不合理。此填料占用材料多[1]，空气运行曲折，而且阻力大，水的分散不好，填料的高度极其有限，且不能改进。
6.2 新型填料
　　即本文讲的螺旋式填料带是单层板斜放，前后联接成一体，呈螺旋式装配，板面上面经模压制成密集的小孔洞，专供水流从这些孔洞中穿出。空气则是在空间很大的两层填料带之间运行，其运行路线是螺旋向上。空气运行曲线也光滑。整个填料层占用料材料少，填料高度也可以加大，从而保证了对水的冷却效果。

7 预期的效果

　　减小了对空气的阻力，即提高了空气流量，这样可提高水的温差。在处理水量相同的情况下，冷却塔的体积可以缩小，成本可以降低，还能把风叶与电机的功率减小，起到了节能作用。

参考文献：

　　 [1] 毕永尧.实现横流塔配风配水均匀的薄膜、点滴填料混装技术[J].化工给排水设计，1994，(1)：18－24.

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　　作者简介：刘荣甫，男。